Também é conhecida como Radioterapia Conformacional Tridimensional. É uma das mais avançadas RT que utiliza imagens adquiridas por ressonância magnética e tomografias computadorizadas que são transferidas para um computador de planejamento para criar uma imagem tridimensional do tumor.
Com a radioterapia 3D é possível visualizar e contornar as estruturas que precisam ser tratadas, ou seja, é possível maximizar a dose no tumor e proteger os órgãos sadios durante o tratamento. Essa tecnologia permite que os médicos possam ter mais controle durante o tratamento, garantindo aos pacientes menos exposição à radiação dos tecidos saudáveis e diminuindo efeitos colaterais.
A Radioterapia 3D muito utilizada nos tratamentos de câncer de pescoço e cabeça, esôfago, próstata e alguns tipos de câncer de pulmão, mama e tumores cerebrais.